คุณสมบัติและแอปพลิเคชันของ FKM

ยางฟลูออรีน (FKM) จัดอยู่ในหลายประเภทตามองค์ประกอบของมอนอเมอร์และปริมาณฟลูออรีน ซึ่ง FKM-A (โคพอลิเมอร์ของเพอร์ฟลูออโร-ไวนิล-เฮกซาฟลูโอโรโพรพิลีน) มีความต้านทานสารเคมีและอุณหภูมิสูงได้อย่างกว้างขวาง (ประมาณ –20°C ถึง +200 °°C); FKM-B (ที่มีเททราฟลูออโรเอทิลีน) มีความสามารถในการต้านด่างที่ดีขึ้น; FKM-F (ความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำ) เพิ่มประสิทธิภาพการใช้งานที่อุณหภูมิต่ำ ขณะที่ซีรีส์ FKM-GLT ซึ่งมีปริมาณฟลูออรีนสูงกว่า จะช่วยปรับปรุงความยืดหยุ่นอย่างมีนัยสำคัญ แต่ยังคงรักษาความสามารถในการต้านสารเคมีไว้ได้

ระดับประสิทธิภาพของ FKM ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของมอนอเมอร์

1. FKM-A (ชนิดเพอร์ฟลูโอโร-ไวนิล/เฮกซาฟลูโอโรโพรพิลีน): มีฟลูออรีนประมาณ 66% เป็นชนิดที่มีความหลากหลายมากที่สุด โดยให้สมดุลระหว่างความต้านทานความร้อน ความต้านทานน้ำมัน และความต้านทานสารเคมี

2. FKM-B (ชนิดเพอร์ฟลูโอโร-ไวนิล/เทตราฟลูโอโร-ไวนิล/เฮกซาฟลูโอโร-โพรพิลีน): มีฟลูออรีนประมาณ 68–69% มีคุณสมบัติเหนือกว่าชนิด A อย่างชัดเจนในด้านความต้านทานความร้อนและความต้านทานสารเคมี โดยเฉพาะความต้านทานกรดและเปอร์ออกไซด์

3. FKM-F (ชนิดเพอร์ฟลูโอโร-เมทิล-ไวนิล เอเทอร์): มีฟลูออรีนประมาณ 70% ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำอย่างมีนัยสำคัญ (อุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะแบบกระจกสามารถลดลงได้ต่ำสุดถึง –25°°C) ขณะเดียวกันยังคงรักษาประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงไว้ได้

4. FKM-GLT (ชนิดที่ใช้ระบบการกลั่นด้วยเปอร์ออกไซด์ และมีความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำ): วัสดุชนิดนี้ใช้ระบบการกลั่นด้วยเปอร์ออกไซด์ ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยยกระดับสมรรถนะในแง่การเปลี่ยนรูปถาวรภายใต้แรงกดที่อุณหภูมิสูงเท่านั้น แต่ยังแสดงความสามารถในการต้านทานกรด ไอน้ำ และอุณหภูมิต่ำได้ดีขึ้นอีกด้วย

ค่าการยุบตัวภายใต้แรงอัด (Compression Set) ของ FKM ที่อุณหภูมิสูงเป็นตัวชี้วัดสำคัญต่อความทนทานในการปิดผนึก ตามผลการทดสอบตามมาตรฐาน ASTM D395 วิธี B ฟลูออรินอีลาสโตเมอร์คุณภาพสูง (เช่น Viton® ETP) สามารถรักษาค่าการยุบตัวภายใต้แรงอัดไว้ต่ำกว่า 20% หลังผ่านกระบวนการแก่ตัวเป็นเวลา 200 ชั่วโมงที่อุณหภูมิ 200 °C ขณะที่ FKM ทั่วไปอาจแสดงค่าการยุบตัวภายใต้แรงอัดประมาณ 40–50% °C × 70 ชั่วโมง สำหรับด้านความต้านทานสารเคมี ข้อมูลการทดสอบแสดงว่า การขยายตัวของปริมาตรในน้ำมัน ASTM #3 (ที่อุณหภูมิ 150 °C เป็นเวลา 70 ชั่วโมง) โดยทั่วไปมีค่าน้อยกว่า 5% °C × สำหรับการใช้งานกับส่วนผสมของเมทานอลและน้ำมันเบนซิน จำเป็นต้องใช้สูตรพิเศษ (เช่น FKM-GLT-S) เพื่อต้านทานการบวมและการเปราะหัก

FKM มีชื่อเสียงโดดเด่นในด้านความต้านทานต่อความร้อนและสารเคมีอย่างยอดเยี่ยม สำหรับวัสดุปิดผนึก โดยสามารถทำงานต่อเนื่องได้ที่อุณหภูมิสูงสุดถึง 230 °C และทนต่ออุณหภูมิสูงสุดชั่วคราวได้เกิน 250 °C °C °C. มันมีความต้านทานที่ยอดเยี่ยมต่อสารหล่อลื่นชนิดน้ำมันแร่ส่วนใหญ่ สารหล่อลื่นสังเคราะห์ (เช่น สารเอสเทอร์) เชื้อเพลิง (รวมถึงน้ำมันเบนซินที่มีเอทานอล) กรดหลายชนิด และไฮโดรคาร์บอน อย่างไรก็ตาม สมรรถนะของมันอาจลดลงเมื่อสัมผัสกับน้ำร้อน ไอน้ำ สารเบสเข้มข้น (เช่น แอมโมเนีย) และตัวทำละลายบางชนิดที่มีขั้ว

เพื่อให้มั่นใจในความน่าเชื่อถือของซีล FKM ในการใช้งานที่สำคัญ ซีลเหล่านี้จะต้องสอดคล้องกับมาตรฐานอุตสาหกรรมเฉพาะที่กำหนดไว้

· การบินและอวกาศ: มาตรฐาน AMS 7277 กำหนดข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับความคลาดเคลื่อนของขนาด คุณสมบัติทางกายภาพ และความสามารถในการต้านทานของเหลวของโอริง

· ยานยนต์: มาตรฐาน SAE J2236 และ ISO 1629 กำหนดข้อกำหนดสำหรับการจัดหมวดหมู่และการระบุฉลากของวัสดุ

· การสัมผัสกับอาหารและผลิตภัณฑ์ยา: จะต้องสอดคล้องกับข้อบังคับของ FDA 21 CFR 177.2600 และข้อบังคับของสหภาพยุโรป 10/2011 โดยใช้พอลิเมอร์และสารเติมแต่งที่เป็นไปตามมาตรฐานที่กำหนด

ในการควบคุมคุณภาพ นอกเหนือจากการตรวจสอบมิติเป็นประจำแล้ว ยังใช้เทคนิคการวิเคราะห์ด้วยแคลอริเมตรีแบบสแกนเชิงต่าง (Differential Scanning Calorimetry: DSC) เพื่อกำหนดอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านจากของแข็งเป็นกระจก (glass transition temperature) และระดับความเป็นผลึก (crystallinity) ขณะที่การวิเคราะห์ด้วยเทอร์โมกราวิเมตริก (Thermo-Gravimetric Analysis: TGA) ถูกนำมาใช้ประเมินจุดเริ่มต้นของการสลายตัวทางความร้อน เทคนิคขั้นสูงเหล่านี้มีความจำเป็นอย่างยิ่งต่อการรับรองความสม่ำเสมอของแต่ละล็อตวัสดุ

FKM เป็นวัสดุที่ได้รับความนิยมสูงสุดสำหรับการใช้งานที่ต้องการความน่าเชื่อถือสูง เช่น ซีลฝาครอบเครื่องยนต์และระบบเชื้อเพลิงในยานยนต์ ท่อส่งเชื้อเพลิงและไฮดรอลิกในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ซีลเพลาสำหรับปั๊มกระบวนการเคมี (สำหรับสื่อที่กัดกร่อน) และซีลระบบหล่อลื่นสำหรับกังหันในภาคพลังงาน เมื่อเลือกวัสดุ FKM จะต้องยืนยันเกรดวัสดุให้สอดคล้องกับมาตรฐาน SAE J2236 หรือ AMS 7277 ก่อนเป็นลำดับแรก จากนั้นจึงตรวจสอบอัตราการขยายตัวเชิงปริมาตร (volume expansion rate) ของวัสดุต่อสารเฉพาะ (โดยทั่วไปต้องไม่เกิน 10%) โดยใช้แผนภูมิความเข้ากันได้กับสารต่าง ๆ (medium compatibility chart) ’อัตราการขยายตัวเชิงปริมาตร (โดยทั่วไปต้องไม่เกิน 10%) โดยใช้แผนภูมิความเข้ากันได้กับสารต่าง ๆ (medium compatibility chart)